CN115259764A - 一种使用高温改性余泥的渣土免烧砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用高温改性余泥的渣土免烧砖及其制备方法，渣土免烧砖的原料包括煅烧余泥、水泥、工程渣土和水，煅烧余泥、水泥和工程渣土的干质量比为15∶85∶900，工程渣土的含水率小于1％，工程渣土的粒径小于5mm，煅烧余泥为花岗岩风化残积土中粒径小于0.15mm的残积土余泥煅烧而成。本发明还提供了一种使用高温改性余泥的渣土免烧砖的制备方法。本发明充分利用了花岗岩风化残积土余泥中的高岭土成分，经简单处理变成具有火山灰活性的煅烧余泥，其作为矿物掺合料部分取代水泥，不仅降低成本，而且能够在保证强度的同时降低使用水泥产生的碳排放。
Description
技术领域
本发明涉及免烧砖技术领域，特别涉及一种使用高温改性余泥的渣土免烧砖及其制备方法。
背景技术
随着城镇化进程的不断推进，诸如高楼大厦、地下交通设施和地下综合管廊等建设工程广泛兴起，工程产出土随之增多。据统计，每10000m2建筑施工过程中会产生500～600t的建筑渣土，我国建筑渣土的数量占城市固体废弃物总量的30％～40％。
制备免烧砖必须的胶凝材料之一为水泥。根据有关数据，我国每年消耗水泥将近14亿吨，普通硅酸盐水泥的主要原料是石灰石(主要是CaCO3)，目前可探明的石灰岩矿产总量约500多亿吨，未来水泥资源也将会成为短缺资源。此外，水泥在生产及使用过程中的能耗及排放造成的环境问题也成为我们面临的难题。而传统的矿物掺合料如粉煤灰、矿渣等价格比水泥高，部分取代水泥会提高成本。工程渣土中很大一部分属于花岗岩风化残积土，华南理工大学学报《水泥砂土浆的力学性能试验研究》初步介绍了华南理工大学吴波团队将花岗岩风化残积土利用干筛法工艺将其制备成再生砂并应用于混凝土中，筛余的0.15mm粒径以下的残积土余泥却未利用上，花岗岩残积土其矿物组成粗颗粒为石英、长石、云母，粘土矿物(粒径一般小于0.01mm)主要为髙岭石和伊利石。经过干筛法得到的余泥正好包含着大量的粘土矿物高岭土，相对于原残积土而言能有更高含量的高岭土，高岭土经高温煅烧后能激发其火山灰活性作为矿物掺合料，因此将这部分残积土余泥高温煅烧后也能作为矿物掺合料取代水泥，不仅能降低成本，而且能够在保证强度的同时降低使用水泥产生的碳排放。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用高温改性余泥的渣土免烧砖，以花岗岩风化残积土中粒径为小于0.15mm的残积土余泥为原料，利用高温煅烧的方式进行残积土余泥的煅烧活化，即能得到具有火山灰活性的煅烧余泥，将该煅烧余泥部分取代水泥后与工程渣土混合制备得到掺有煅烧余泥的渣土免烧砖。
本发明的另一目的在于，提供一种使用高温改性余泥的渣土免烧砖的制备方法。
本发明的技术方案为：一种使用高温改性余泥的渣土免烧砖，渣土免烧砖的原料包括煅烧余泥、水泥、工程渣土和水，煅烧余泥、水泥和工程渣土的干质量比为15∶85∶900，工程渣土的含水率小于1％，工程渣土的粒径小于5mm，煅烧余泥由花岗岩风化残积土中粒径小于0.15mm的残积土余泥煅烧而成。
进一步，所述残积土余泥含有高岭土，该高岭土的含量为所述残积土余泥总质量的85.1％。
进一步，所述工程渣土为粉质黏土。
本发明的另一技术方案为：一种使用高温改性余泥的渣土免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：将工程渣土进行自然风干，接着进行烘干，控制工程渣土的含水率在1％以下；
步骤S2：将步骤S1中烘干后的工程渣土经筛网筛分，得到粒径在5mm以下的工程渣土；
步骤S3：将花岗岩风化残积土中粒径小于0.15mm的残积土余泥进行煅烧，冷却后得到煅烧余泥；
步骤S4：将煅烧余泥、水泥与水搅拌混合，再与步骤S2中筛分后的工程渣土进行混合，得到混合料，煅烧余泥、水泥和工程渣土的干质量比为15∶85∶900，接着将混合料压制成型，最后经覆膜养护和自然养护，得到渣土免烧砖。
进一步，所述步骤S3中煅烧的温度为750℃，煅烧的时间为2h。
进一步，所述步骤S4中，混合料的含水率为11％～15％。
进一步，所述步骤S4中，混合料通过液压进行压制成型，成型压力为10MPa。
进一步，所述步骤S4中，覆膜养护采用0.1mm厚的塑料薄膜，覆膜养护时间为3天，然后再自然养护时间11天以上。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
(1)本发明的渣土免烧砖原料来源广，充分利用了现场施工产出的大量工程渣土，变废为宝；
(2)本发明充分利用了花岗岩风化残积土余泥中的高岭土成分，经简单处理变成具有火山灰活性的煅烧余泥，其作为矿物掺合料部分取代水泥，不仅降低成本，而且能够在保证强度的同时降低使用水泥产生的碳排放。
(3)本发明渣土利用率高，工艺和配方简单，十分有利于应用于现场快速生产，既能快速消耗渣土，又能省去外运处理渣土和购买墙材的成本。
附图说明
图1为本发明的使用高温改性余泥的渣土免烧砖的制备流程图。
图2为偏高岭土内掺取代水泥对渣土免烧砖强度的直方图。
图3为不同胶凝材料用量对渣土免烧砖强度的直方图。
图4为本发明的煅烧余泥的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1-图4所示，本实施例提供了一种使用高温改性余泥的渣土免烧砖，渣土免烧砖的原料包括煅烧余泥、水泥、工程渣土和水。
煅烧余泥、水泥和工程渣土的干质量比为15∶85∶900，工程渣土的含水率小于1％，工程渣土的粒径小于5mm，煅烧余泥由花岗岩风化残积土中粒径小于0.15mm的残积土余泥煅烧而成。
残积土余泥含有高岭土成分和石英成分，其中，高岭土的含量为所述残积土余泥总质量的85.1％，石英含量为所述残积土余泥总质量的10.6％，其中石英不具有活性，不参与反应，起到填充作用，高岭土主要成分为氧化铝和氧化硅，经过煅烧后转变为无定型的偏高岭土，偏高岭土是一种具有火山灰活性的矿物掺合料，能够和水泥共同作用起到胶结作用。
工程渣土为粉质黏土，该土层具有良好的可塑性。其主要物理力学性质指标为：w＝29.3％；e＝0.867；IL＝0.48；a1-2＝0.40MPa-1，Es1-2＝4.75MPa。化学成分如下表1所示：
表1工程渣土土样化学成分分析(％)
实施例2
如图1所示，本实施例提供了实施例1中的渣土免烧砖的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：将工程渣土进行自然风干，接着进行烘干，控制工程渣土的含水率在1％以下；
步骤S2：将步骤S1中烘干后的工程渣土经筛网筛分，得到粒径在5mm以下的工程渣土；
步骤S3：将花岗岩风化残积土中粒径小于0.15mm的残积土余泥进行煅烧，冷却后得到煅烧余泥；
步骤S4：将煅烧余泥、水泥与水搅拌混合，再与步骤S2中筛分后的工程渣土进行混合，得到混合料，煅烧余泥、水泥和工程渣土的干质量比为15∶85∶900，接着将混合料压制成型，最后经覆膜养护和自然养护，得到渣土免烧砖。
在本实施例中，步骤S3中煅烧的温度为750℃，煅烧的时间为2h，煅烧在电炉中进行。
在本实施例中，步骤S4中，混合料的含水率为11％～15％，优选为15％。
在本实施例中，步骤S4中，混合料通过液压进行压制成型，成型压力为10MPa。
在本实施例中，步骤S4中，覆膜养护采用0.1mm厚的塑料薄膜，覆膜养护时间为3天，然后再自然养护时间11天以上。
采用上述制备方法制得的渣土免烧砖，其强度达到MU10级别，抗压强度为10.96MPa，与采用纯水泥制备得到渣土免烧砖强度11.86MPa相比，强度下降7.58％。
参照规范GB/T 2847-2005《用于水泥中的火山灰质混合材料》，测得经高温煅烧后的残积土余泥7d水泥胶砂试件的活性指数为82，与市售春偏高岭土活性指数96相比，活性指数降低了14.58％。
如图2和图3所示，为了更好的探究煅烧余泥替代偏高岭土内掺取代水泥对渣土免烧砖强度的影响，研究了不同掺量偏高岭土内掺取代水泥对渣土免烧砖强度的影响，得到了偏高岭土对水泥的最优内掺取代率为15％，同时在采用最优内掺取代率的基础上，研究了不同胶凝材料用量对渣土免烧砖强度的影响，结果表明偏高岭土内掺取代水泥只有在胶凝材料用量≤10％的情况下才会起到促进作用，因此在胶凝材料用量在≤10％的情况下，煅烧余泥的使用才有意义。
免烧砖测算制砖成本：本发明提供的渣土免烧砖单块制备需要的混合料质量约为3.5kg。其中，水泥用量为3.5×0.85×0.1×0.85＝0.253kg，按照水泥价格为605元/吨计算，水泥成本是0.153元；煅烧余泥用量为3.5×0.85×0.1×0.15＝0.045kg，残积土余泥电炉煅烧能耗为180度/吨，电费按0.6元/度计算，则煅烧余泥煅烧成本为108元/吨，考虑前期残积土余泥干筛法成本40元/吨，综合煅烧余泥成本为148元/t，煅烧余泥生产成本仅为水泥的24.46％，单砖煅烧余泥成本为0.005元；渣土用量为3.5×0.85×0.9＝2.677kg，按照渣土(烘干、筛分)处理成本为40元/吨计算，渣土成本是0.107元；混合料搅拌和免烧砖压制成型的成本均很低，折合单砖成本约为0.005元。综合上述可得出本发明提供的免烧砖的生产成本约为0.270元/块(未考虑人工和场地成本)。采同相同计算方法计算得到采用纯水泥时制得相同强度渣土免烧砖成本为0.167+0.108+0.005＝0.280元/块，单砖成本降低约为0.01元。若考虑现场制备渣土免烧砖，以深圳为例，按照渣土外运处理成本为200元/吨计算，可节省渣土外运处理成本约为0.535元/块。
免烧砖测算碳排放：残积土余泥电炉煅烧能耗为180度/吨，全国平均电力碳排放系数取0.8计算，则煅烧余泥的碳排放为144kg/吨，水泥生产的碳排放为667.8kg/吨，生产煅烧余泥的碳排放仅为水泥的21.56％。考虑到煅烧余泥取代水泥会相比采用纯水泥时导致渣土免烧砖强度损失7.58％，则每采用1吨煅烧余泥-水泥复合胶凝材料时，水泥只需要采用0.9285吨的纯水泥便可使渣土免烧砖达到相同强度，那么换算为碳排放，前者为0.85×667.8+0.15×144＝589.2kg，后者为0.9285×667.8＝620.1kg，采用煅烧余泥可降低碳排放4.97％。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (8)
1.一种使用高温改性余泥的渣土免烧砖，其特征在于，渣土免烧砖的原料包括煅烧余泥、水泥、工程渣土和水，煅烧余泥、水泥和工程渣土的干质量比为15∶85∶900，工程渣土的含水率小于1％，工程渣土的粒径小于5mm，煅烧余泥由花岗岩风化残积土中粒径小于0.15mm的残积土余泥煅烧而成。
2.根据权利要求1所述的使用高温改性余泥的渣土免烧砖，其特征在于，所述残积土余泥含有高岭土，该高岭土的含量为所述残积土余泥总质量的85.1％。
3.根据权利要求1所述的使用高温改性余泥的渣土免烧砖，其特征在于，所述工程渣土为粉质黏土。
4.一种使用高温改性余泥的渣土免烧砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将工程渣土进行自然风干，接着进行烘干，控制工程渣土的含水率在1％以下；
步骤S2：将步骤S1中烘干后的工程渣土经筛网筛分，得到粒径在5mm以下的工程渣土；
步骤S3：将花岗岩风化残积土中粒径小于0.15mm的残积土余泥进行煅烧，冷却后得到煅烧余泥；
步骤S4：将煅烧余泥、水泥与水搅拌混合，再与步骤S2中筛分后的工程渣土进行混合，得到混合料，煅烧余泥、水泥和工程渣土的干质量比为15∶85∶900，接着将混合料压制成型，最后经覆膜养护和自然养护，得到渣土免烧砖。
5.根据权利要求4所述的使用高温改性余泥的渣土免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中煅烧的温度为750℃，煅烧的时间为2h。
6.根据权利要求4所述的使用高温改性余泥的渣土免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，混合料的含水率为11％～15％。
7.根据权利要求4所述的使用高温改性余泥的渣土免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，混合料通过液压进行压制成型，成型压力为10MPa。
8.根据权利要求4所述的使用高温改性余泥的渣土免烧砖的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，覆膜养护采用0.1mm厚的塑料薄膜，覆膜养护时间为3天，然后再自然养护时间11天以上。
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| CN107117892A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-09-01 | 广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 | 一种大掺量利用余泥渣土制备的免烧砖及其制备工艺 |
| CN111454011A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-07-28 | 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) | 一种利用工程渣土制备碱激发胶凝材料的方法和碱激发胶凝材料 |
| CN111574178A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-08-25 | 深圳市宏途建筑有限公司 | 渣土余泥免烧砖块的制备方法 |
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2022
- 2022-08-12 CN CN202210971541.3A patent/CN115259764A/zh active Pending
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